Les chercheurs ont identifié une jeune étoile avec quatre planètes de la taille de Jupiter et Saturne en orbite autour d'elle, la première fois qu'autant de planètes massives sont détectées dans un système aussi jeune. Le système a également établi un nouveau record pour la gamme d'orbites la plus extrême jamais observée :la planète la plus extérieure est plus de mille fois plus éloignée de l'étoile que la plus intérieure, ce qui soulève des questions intéressantes sur la façon dont un tel système a pu se former.

L'étoile n'a que deux millions d'années – un « tout-petit » en termes astronomiques – et est entourée d'un énorme disque de poussière et de glace. Ce disque, connu sous le nom de disque protoplanétaire, c'est là que les planètes, lunes, les astéroïdes et autres objets astronomiques dans les systèmes stellaires se forment.

L'étoile était déjà connue pour être remarquable car elle contient le premier Jupiter chaud - une planète massive en orbite très proche de son étoile mère - à avoir été découvert autour d'une étoile aussi jeune. Bien que les Jupiters chauds aient été le premier type d'exoplanète à être découvert, leur existence a longtemps intrigué les astronomes car on pense souvent qu'elles sont trop proches de leurs étoiles mères pour s'être formées in situ.

Maintenant, une équipe de chercheurs dirigée par l'Université de Cambridge a utilisé l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) pour rechercher les « frères et sœurs » planétaires de ce jeune Jupiter chaud. Leur image a révélé trois lacunes distinctes dans le disque, lequel, selon leur modélisation théorique, ont probablement été causées par trois planètes géantes gazeuses supplémentaires en orbite autour de la jeune étoile. Leurs résultats sont rapportés dans le Lettres de revues astrophysiques .

L'étoile, CI Tau, est situé à environ 500 années-lumière dans une région de « pépinière » stellaire hautement productive de la galaxie. Ses quatre planètes diffèrent grandement par leurs orbites :la plus proche (la chaude Jupiter) est dans l'équivalent de l'orbite de Mercure, tandis que le plus éloigné orbite à une distance plus de trois fois supérieure à celle de Neptune. Les deux planètes extérieures ont à peu près la masse de Saturne, tandis que les deux planètes intérieures ont respectivement environ une et 10 fois la masse de Jupiter.

La découverte soulève de nombreuses questions pour les astronomes. Environ 1% des étoiles hébergent des Jupiters chauds, mais la plupart des Jupiter chauds connus sont des centaines de fois plus vieux que CI Tau. "Il est actuellement impossible de dire si l'architecture planétaire extrême observée dans CI Tau est courante dans les systèmes de Jupiter chauds, car la façon dont ces planètes sœurs ont été détectées - par leur effet sur le disque protoplanétaire - ne fonctionnerait pas dans les systèmes plus anciens qui n'ont plus un disque protoplanétaire, " a déclaré le professeur Cathie Clarke de l'Institut d'astronomie de Cambridge, le premier auteur de l'étude.

Selon les chercheurs, il est également difficile de savoir si les planètes sœurs ont joué un rôle dans la conduite de la planète la plus interne dans son orbite ultra-étroite, et s'il s'agit d'un mécanisme qui fonctionne pour faire des Jupiters chauds en général. Et un autre mystère est de savoir comment les deux planètes extérieures se sont formées.

« Les modèles de formation des planètes ont tendance à se concentrer sur la capacité de créer les types de planètes qui ont déjà été observés, donc les nouvelles découvertes ne correspondent pas forcément aux modèles, " a déclaré Clarke. " Les planètes de masse de Saturne sont censées se former en accumulant d'abord un noyau solide, puis en tirant une couche de gaz sur le dessus, mais ces processus sont censés être très lents à de grandes distances de l'étoile. La plupart des modèles auront du mal à créer des planètes de cette masse à cette distance."

La tâche à venir sera d'étudier ce système déroutant à plusieurs longueurs d'onde pour obtenir plus d'indices sur les propriétés du disque et de ses planètes. En attendant, ALMA - le premier télescope capable d'imager des planètes en devenir - va probablement créer de nouvelles surprises dans d'autres systèmes, remodeler notre image de la formation des systèmes planétaires.